第四章電化學基礎第一節原電池一、原電池氧化還原

1.原電池原理(以鋅銅原電池為例) (1)原電池是利用__________反應原理將化學能轉化為電能的裝置(如圖4－1－1所示)。 圖4－1－1(2)實驗現象：①有鹽橋時電流表指針__________；回到零點②鋅片____________；③銅片上有紅色物質沉積；

逐漸溶解

④取出鹽橋后，電流表指針____________。 (3)鋅半電池：鋅原子____________，被氧化，鋅為負極，即電子流出極，電極反應式為____________________。

為正極，即電子流入極，電極反應式為____________________。偏轉失去電子得到電子還原2.原電池形成的條件負極正極

(1)兩個活潑性不同的電極：相對活潑的金屬作______，較不活潑的金屬或非金屬作__________。(2)________溶液。電解質閉合氧化還原(3)形成________回路。(4)能自發地發生______________反應。二、電極反應的書寫

原電池反應所依據的化學反應原理是氧化還原反應，正極發生還原反應，負極發生氧化反應，據此書寫電極反應。負極：失去電子被氧化，發生氧化反應。正極：得到電子被還原，發生還原反應。總反應：兩個半電池的電極反應相加得出原電池的總反應，但要注意得失電子守恒。

原電池的工作原理

1.原電池工作原理是把氧化反應和還原反應分開進行，還原劑在負極上失去電子發生氧化反應，電子通過導線流向正極，氧化劑在正極上得到電子發生還原反應。 2.原電池工作原理分析(鋅銅電池) (1)當有鹽橋存在時，在ZnSO4

溶液中，鋅片逐漸溶解，即Zn被氧化，鋅原子失去電子，形成Zn2＋進入溶液；從鋅片上釋放出的電子，經過導線流向銅片，CuSO4

溶液中的Cu2＋在銅片上得到電子，還原成金屬銅并沉積在銅片上。隨著反應使ZnSO4

溶液和CuSO4

溶液均保持電中性，氧化還原反應得以繼續進行，從而使原電池不斷地產生電流(如4－1－2所示)。圖4－1－23.鹽橋的作用常見的鹽橋：含瓊膠的KCl飽和溶液。(1)使原電池裝置形成閉合回路，代替兩溶液直接接觸，使之產生穩定的電流。(2)平衡兩個半電池的電荷，使電解質溶液呈電中性。原電池原理的應用1.比較金屬活動性強弱(1)在原電池中，活潑金屬作負極，發生氧化反應；不活潑金屬作正極，發生還原反應。(2)電子由負極流向正極，由活潑金屬流向不活潑金屬，而電流方向是由正極流向負極，二者是相反的。2.原電池對反應速率的影響

形成原電池時反應速率比直接接觸的反應速率快，如粗鋅與稀硫酸反應產生H2

的速率快，因為鋅、雜質金屬與稀硫酸形成了原電池。在鋅與稀硫酸反應時，向稀硫酸中加入少量CuSO4，也同樣會加快產生H2

的速率，因為鋅、銅(銅單質是鋅與Cu2＋反應生成的)與稀硫酸形成了原電池。3.根據原電池原理，把各種氧化還原反應設計成原電池。氧化還還原反反應設設計成成原電電池從理論論上講講，任任何一一個自自發的的氧化化還原原反應應，都都可以以設計計成原電電池。。關鍵鍵是選選擇合合適的的兩個個電極極和電電解質質溶液液。1.電電極材材料的的選擇擇(1)在原原電池池中選選擇還還原性性強的的物質質作負負極，，氧化化性強強的物物質作正正極，，電極極材料料的選選擇的的原則則是必必須能能導電電。(2)幾種種常見見的電電極①活潑潑性不不同的的兩種種金屬屬，如如銅鋅鋅原電電池中中的銅銅、鋅鋅兩種種金屬；；②金屬屬與非非金屬屬，如如鋅錳錳干電電池中中的鋅鋅和石石墨；；③金屬屬和化化合物物，如如鉛蓄蓄電池池中金金屬Pb和和氧化化鉛；；④惰性性電極極，如如氫氧氧燃料料電池池中的的鉑電電極。。2.電電解質質溶液液的選選擇電解質質是使使負極極放電電的物物質。。因此此電解解質溶溶液一一般要要能夠夠與負負極極發發生生反反應應。。或或者者電電解解質質溶溶液液中中溶溶解解的的其其他他物物質質(如如空空氣氣中的的氧氧氣氣)能能與與負負極極發發生生反反應應。。但但如如果果兩兩個個半半反反應應分分別別在在兩兩個個容器器中中進進行行(中中間間連連接接鹽鹽橋橋)，，則則左左右右兩兩個個容容器器中中的的電電解解質質溶溶液液選擇擇與與電電極極材材料料相相同同的的陽陽離離子子。。設計思路實例①以自發的氧化還原反應為基礎②把氧化還原反應分解為氧化反應和還原反應兩個半反應，從而確定電極反應3.設設計計思思路路：：原原電電池池的的設設計計一一定定要要滿滿足足形形成成原原電電池池的的條條件。。其其設設計計的的具具體體步步驟驟如如下下表表所所示示：：設計思路實例③以兩極反應為原理，確定電極材料及電解質溶液負極材料：Cu正極材料：石墨或比Cu不活潑的其他金屬(汞除外)電解質溶液：FeCl3

溶液④畫出示意圖續表表原電電池池的的基基本本理理論論【例例1】(2010年廣廣東東理理綜綜，，雙雙選選)銅鋅鋅原原電電池池(如如圖圖4－1－3)工工作時，，下列敘敘述正確確的是()。圖4－－1－3名師點撥撥：原電池工工作時，，負極失失去電子子，發生生氧化反反應，電子經外外電路由由負極流流向正極極；正極極得到電電子，發發生還原原反應。。由內電路路離子的的定向移移動，鹽鹽橋中陽陽離子移移向正極極，陰離離子移向負極。。答案：BC1.(2011年廣東中中山檢測測)下列各裝裝置能組組成原電電池的是是()。解析：A中兩個電極都都是Zn，活潑性性相同，無法法形成原電池；B中滿足原電池池的形成條件件，可形成原原電池；C中酒精是非電解質，，在水溶液中中不存在自由由移動的離子子，也不能形形成原電池；D中沒有形成閉閉合回路，也也不能形成原原電池。答案：B電極判斷、電電極反應及總總反應式的書書寫【例2】已經廣泛應用于電子儀儀表上的銀鋅鋅電池是在殼殼內一端充入Ag2O和活性石石墨組成的材材料，在另一一端填充Zn－Hg合金組組成的活性材材料，電解質質溶液為濃KOH溶溶液，它的電電(1)原電池池的負極材料料是______________。(2)寫出兩兩極的電極反反應：________________________________________________________________________。2.(1)Cu、Fe作作兩電極，，稀硫酸作電電解質溶液的的原電池中：：Cu作______極，，Fe作______極極，電極反____________________，正極____________________，電池反應為：________________________________。(2)如將稀稀硫酸改為濃濃硝酸：Cu作______極，，Fe作______極極，電極反__________________，正極__________________，電池反應為____________________________________。解析：(2)在濃硝酸中，，Fe發生鈍化，而而Cu可溶于濃硝酸酸，此時Cu比Fe容易失去電子子，因此Cu為負極極。 【例3】X、Y、Z、W4塊金屬分別用導線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。X、Y相連時，X為負極；Z、W相連時，電流方向W→Z；X、Z相連時，Z極上產生大量氣泡；W、Y相連時，W極發生氧化反應。據此判斷4種金屬的活動性順序是()。B.Z>X>Y>WC.X>Y>Z>WD.Y>W>Z>X名師點撥：在原電池中，，活潑金屬作作原電池的負負極，不活潑的金屬作原原電池的正極極。電子由負負極經導線流流向正極，與與電流的方向相反反。因此，X、Y相連時X為負極，則活活潑性：X>Y；Z、W相連時電流方方向是W→Z，則活潑性：：Z>W；X、Z相連時Z極上產生大量量氣泡，X為負極，則活活潑性：X>Z；W、Y相連時，W極發生氧化反反應，Y為正極，則活活潑性：W>Y。綜上所述，，可以得出金金屬的活動性性順序是X>Z>W>Y。答案：A3.把A、、B、C、D四塊金屬屬泡在稀H2SO4中，用導線兩兩兩相連可以組成成各種原電池池。若A、、B相連時時，A為負負極；C、D相連，D上有氣泡泡逸出；A、、C相連時時A極減減輕；B、D相連，電流方向向B→D。。則四種金屬屬的活潑性順順序由大到小小排列為()。CA.A＞B＞C＞DC.A＞C＞D＞BB.A＞C＞B＞DD.B＞D＞C＞A有關原電池池的簡單計計算【例4】把鋅片、銅銅片連接后后浸入硫酸酸溶液中，，構成了銅銅鋅原電池，，工作一段段時間后，，鋅片的質質量減少了了3.25g，，銅片表面析析出氫氫氣__________L(標標準狀狀況)，導導線中中通過過__________mol電子。。2mol65g3.25g22.4LVx電子守恒法法是較常用的一種解解計算題的的方法，其其依據是氧氧化劑與還原原劑得失電電子數目相相等。計算算時可由電電極反應式式中的氧化劑(或還原劑)與得到(或失去)電子之間間的關系進進行計算。。解得：